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Jun 29, 2023

Rohrleitungsprojekt für Papierfabrik erhält 3D-Darstellung

Piping Layout Consultants nutzt die 3D-Scantechnologie, um eine große Menge glasfaserverstärkter Kunststoffrohre (FRP) durch Titanrohre zu ersetzen. Beispiel eines 3D-Scans für eine aktuelle US-Publikation

Piping Layout Consultants nutzt die 3D-Scantechnologie, um eine große Menge glasfaserverstärkter Kunststoffrohre (FRP) durch Titanrohre zu ersetzen.

Beispiel eines 3D-Scans

Für ein aktuelles US-Papierfabrikprojekt wandte sich ein globaler Anbieter von Spezialpapieren und technischen Produkten an die Experten von Piping Layout Consultants (PLC), einem Full-Service-Unternehmen für mechanische Konstruktion mit Sitz in Louisville, Kentucky.

Seit 1985 bietet PLC hochwertige Designpakete und technische Zeichnungen an, und das alles ohne den Mehraufwand und die hohen Kosten, die mit größeren Unternehmen verbunden sind. Als Spezialist für mechanische Rohrleitungsprojekte, Rohrleitungs- und Instrumentierungspläne (P&IDs), Tiefbau, Strukturen, Rohrhalterungen, Rohrspannungsanalysen und die Koordination mechanischer Geräte basiert der Designansatz von PLC auf seiner 30-jährigen Erfahrung in der Branche. Die Fähigkeit des Unternehmens, die Gesamtprojektkosten zu minimieren, indem es in kleinen, fokussierten Designteams arbeitet und Fachspezialisten nur bei Bedarf hinzuzieht, ist ein Merkmal, das bei diesem komplexen Projekt zum Austausch von Rohrleitungen besonders hilfreich wäre.

PLC beliefert eine Vielzahl von Branchen, darunter Petrochemie, Spezialchemie, Lebensmittel und Getränke, Pharmazeutik und Versorgungsunternehmen, und bietet außerdem vielen Maschinenbauern technische und gestalterische Unterstützung. Zusätzlich zu den Bauleistungen bietet das PLC-Team Bauunterstützung vor Ort und verfügt über die Möglichkeit, den Auftrag mit dem Kunden/Auftragnehmer in einer 3D-Welt abzulaufen, bevor dieser die Baustelle betritt. Für diesen Auftrag wurde PLC aufgrund der Genauigkeit und Vollständigkeit der an die Auftragnehmer gelieferten Leistungen ausgewählt.

Beispiel eines mit einem 3D-Scanner aufgenommenen Fotos.

Insgesamt waren die Hauptziele der komplexen Aufgabe drei:

— Ersetzen Sie eine große Menge FRP-Rohre durch Titanrohre.

— Reduzieren Sie die Kosten durch die Vorfertigung von Rohrleitungen.

— Reduzieren Sie den Zeitplan, indem Sie die Montage vorgefertigter Rohrleitungen sicherstellen (100-prozentige Montage auf über 1000 Fuß 6-Zoll- und 8-Zoll-Titanrohren).

Ursprünglich von einem anderen Ingenieurbüro entworfen, stellte sich heraus, dass der Entwurf nicht korrekt ausgeführt worden war. Anschließend wurde PLC mit der Durchführung eines 3D-Laserscans und der Durchführung von Designkorrekturen beauftragt, um die Kosten zu senken und einen anspruchsvollen Zeitplan einzuhalten.

Zu den einzigartigen Merkmalen des Projekts gehörte, dass die nicht standardmäßigen Eigenschaften von FRP-Rohrleitungen eine besondere Herausforderung für bestehende Rohrstrecken darstellten, die auf eine Art und Weise manövriert werden konnten, die Standard-Rohrverbindungsstücke nicht zulassen. Außerdem stand das Team unter hohem Druck, die Montage der vorgefertigten Rohrleitungen sicherzustellen. Bei diesem System handelte es sich um Schedule 40-Titanrohre, deren Reparatur vor Ort äußerst kostspielig ist, wenn sie zunächst nicht genau geplant wurden.

Bei diesem großen Projekt zum Austausch von Titanrohren für Chlordioxid (Clo2) musste das Team eine Reihe von Hürden überwinden, darunter die folgenden:

— Viele Bereiche waren ohne Hilfsmittel oder enge Räume nicht zugänglich.

— Nicht standardmäßige Rohre ermöglichen Biegungen, die nicht rechtwinklig sind, und ermöglichen eine Leitungsführung auf eine Art und Weise, die mit Standard-Fitting-Rohrleitungen nicht praktikabel ist.

— Die Messung der zu ersetzenden Rohrmenge vor Ort würde Hunderte von Stunden dauern.

Berater für Rohrleitungslayouts machen sich daran, die Situation einzuschätzen und die beste Vorgehensweise festzulegen. Matthew Maurer, Anlagendesigner/3D-Modellierung bei PLC, erklärt: „Zuerst schickten wir unser Scan-Team ins Feld, um Messungen zu sammeln. Von dort aus modellierten wir die bestehenden Bedingungen, um eine Überlagerung für die Punktwolke bereitzustellen, und begannen dann mit dem Entwurfsprozess und verwendeten die Punktwolke und das 3D-Modell der vorhandenen Bedingungen, um ein 3D-Modell des Entwurfs zu erstellen.“

Jason Wright, Scanning Director von PLC, fügt hinzu: „Punktwolken sind ein gutes visuelles Werkzeug für Besprechungen. Das Verlegen von Rohren und das Aufzeigen potenzieller Probleme für den Kunden oder die Erklärung, warum wir Rohre auf eine bestimmte Weise verlegt haben, lässt sich anhand einer Punktwolke leichter erklären. An schwer zugänglichen Stellen lassen sich Messungen einfacher durchführen, indem man einfach scannt.“

Darüber hinaus nutzte PLC den Scan zur Bewältigung der Herausforderungen, die sich aus der nicht standardmäßigen Beschaffenheit von FRP-Rohrleitungen ergaben, um die Ergonomie der Rohrleitungen zu maximieren, d.

Die SPS verwendet derzeit zwei Scanner gleichzeitig. Das Unternehmen besitzt die FARO® Focus3D 120 und X 130 und laut Maurer „müssen wir in der Lage sein, vier Scanner gleichzeitig zu verwenden, da wir kürzlich zwei FocusS 70 Laserscanner gekauft haben.“

Zu den Hauptvorteilen des Einsatzes der FARO-Scantechnologie für diesen Auftrag gehörten:

Barrierefreiheit:Die Scanner von PLC sind in der Lage, Punkte in der Nähe und in der Ferne zu erfassen, auch (und insbesondere) in engen Räumen.

Timing und Sicherheit: Vom Datum des ersten Scannens vor Ort bis zur Fertigstellung der IFC-Zeichnungen (Pläne, Schnitte und Isometrien) benötigte das Team 45 Tage, weniger als bei Verwendung herkömmlicher Mittel erforderlich gewesen wäre. Maurer erklärt: „Traditionell hätten wir eine Gruppe von Designern vor Ort schicken müssen, um die vorhandenen Bedingungen von Hand zu messen. Man kann mit Sicherheit davon ausgehen, dass die Berechnung eines Viertels der durch die Scans bereitgestellten Informationen zehnmal länger gedauert hätte.“

Darüber hinaus ermöglichte das 3D-Laserscanning den Konstrukteuren von PLC, die Zeit vor Ort im Umfeld gefährlicher Chemikalien in den Betriebsbereichen zu minimieren.

Effizienz und Genauigkeit: Scans können einen umfassenden Blick auf die Umgebung ermöglichen. So konnte PLC beispielsweise bei einem Rohrleitungsauftrag wie diesem die Punktwolke zur Überprüfung von Verbindungen, Geräten, Ventilen und Instrumenten sowie Kollisionen verwenden. Durch die Verwendung der Scans konnte PLC mehr Zeit im Büro mit der Entwicklung des Entwurfs verbringen, anstatt unzählige Stunden damit zu verbringen, diese Variablen vor Ort zu messen, wodurch der Entwurfsprozess deutlich effizienter und auch genauer wurde.

Was den Modellierungsaspekt betrifft, verwendete PLC eine Vielzahl von Software zur Modellierung. Zur Modellierung bestehender Bedingungen verwendeten sie FARO As-Built und Edgewise 3D Software. Mit diesen Modellierungspaketen konnten SPS-Entwickler die Ist-Zustände effizient und genau modellieren. Für die Designmodellierung nutzten sie verschiedene Programme, darunter CADWorx Plant, CADWorx Equipment und CADWorx PID, die das Unternehmen alle bei jedem Scanauftrag nutzt.

Der gesamte Designprozess für dieses Projekt umfasste die folgenden Schritte:

1) Scannen/Umfrage

2) Modellieren Sie bestehende Bedingungen in 3D

3) Design in 3D

4) Entwurfsüberprüfung mit dem Kunden

5) Sobald der Entwurf genehmigt wurde, stellte PLC ein Baupaket bereit.

6) Sobald mit der Installation des Entwurfs begonnen wurde, bot PLC Konstruktionsunterstützung an, um sicherzustellen, dass der Entwurf genau an das 3D-Modell angepasst wurde.

Beispiel eines Rohrs, das anhand einer Fertigungsisometrie installiert wurde.

Die endgültigen Ergebnisse von PLC waren ein umfassendes Paket mit Isometrien, Plänen und Aufrissen, Detailzeichnungen für Rohrhalterungen, Bauunterstützung sowie einer 100-prozentigen Montage, wobei die Zeitersparnis schätzungsweise vier bis sechs Wochen früher betrug als bei Verwendung einer herkömmlichen Methode . Tatsächlich konnte der Kunde einen dreitägigen Stillstand in Kauf nehmen, um alle Rohrverbindungen herzustellen, während der geplante zweiwöchige Ausfall geplant war. Darüber hinaus konnten erhebliche Einsparungen bei den Konstruktions- und Designkosten erzielt werden.

Letztendlich und vor allem war der Kunde mit der gesamten Arbeit sehr zufrieden. Maurer teilt mit: „Der Kunde gab an, dass dies das effizienteste Projekt war, das jemals auf der Baustelle durchgeführt wurde.“

Mitglieder des Designteams/Scanner/Standortvermessungsmitarbeiter:

Leiter des Designteams